(57)【要約】      （修正有）【課題】電動推進システムを備える水上輸送船舶のための電力システムを提供する。【解決手段】電力システムは、少なくとも２つの移動可能なバッテリモジュール５ａ、５ｂであって、各バッテリモジュールは１つ又は複数のバッテリを有する、少なくとも２つの移動可能なバッテリモジュールと、船舶１内に位置し、バッテリモジュールのバッテリから電動推進システムに電力を供給するように構成されるバッテリ接続ステーション４と、バッテリモジュールのバッテリを充電するように構成される陸上バッテリ充電ステーション６と、船舶が、バッテリ接続ステーションからバッテリ充電ステーションにバッテリモジュールを移送するために及びバッテリ充電ステーションからバッテリ接続ステーションにバッテリモジュールを移送するために、係留施設にあるとき、バッテリ接続ステーションとバッテリ充電ステーションとの間で運転可能であるバッテリ交換車両７ａ、７ｂと、を有する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電動推進システムを備える水上輸送船舶の運航のための電力システムであって、前記電力システムは、
−  少なくとも２つの移動可能なバッテリモジュールであって、各前記バッテリモジュールは１つ又は複数のバッテリを有する、少なくとも２つの移動可能なバッテリモジュールと、
−  前記船舶内に位置し、前記バッテリモジュールの前記バッテリから前記電動推進システムに電力を供給するように構成されるバッテリ接続ステーションと、
−  前記バッテリモジュールの前記バッテリを充電するように構成される陸上バッテリ充電ステーションと、
−  前記船舶が、前記バッテリ接続ステーションから前記バッテリ充電ステーションに前記バッテリモジュールを移送するために及び前記バッテリ充電ステーションから前記バッテリ接続ステーションに前記バッテリモジュールを移送するために、係留施設にあるとき、前記バッテリ接続ステーションと前記バッテリ充電ステーションとの間で運転可能であるバッテリ交換車両と、
を有する、
電力システム。
【請求項２】
前記バッテリモジュールの各々は、独自のバッテリ交換車両内に配置される、
請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記バッテリモジュールと、前記バッテリ充電ステーション及び／又は前記バッテリ接続ステーションとの間に、無線エネルギ伝達がある、
請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項４】
前記バッテリ交換車両は無人車両である、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力システム。
【請求項５】
前記バッテリ交換車両は、自律走行車両である、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力システム。
【請求項６】
前記バッテリ交換車両は、遠隔制御される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力システム。
【請求項７】
前記バッテリモジュールは、前記バッテリ充電ステーション及び／又は前記バッテリ接続ステーションに自動的に接続するように構成される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力システム。
【請求項８】
前記船舶は、道路車両を運搬するように構成されるフェリーである、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、請求項１に記載の電動推進システムを備える水上輸送船舶の運航（operation）のための電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、船舶やフェリーのほとんどは内燃機関によって動力を供給されている。しかし、すべての輸送機関の二酸化炭素排出量を削減する必要があるため、電動船への関心が高まっている。電気エネルギを貯蔵するために必要なバッテリの価格は高いので、一般にバッテリの容量を最小限に抑えることが望ましい。このアプローチの問題は、バッテリの頻繁な充電が必要とされることである。フェリー又は他の船舶の経路及びスケジュールに応じて、船舶は、バッテリを充電するために配電網（power  grid）に頻繁に接続可能であり得る。しかし、多くの場合に遭遇する問題は、船舶の荷揚げ及び荷積みの期間が短いことである。例えば、本土から島へ車や乗客を輸送するフェリーの連続的な運用では、フェリーの荷揚げ及び荷積みには数分しかかからないことがある。したがって、非常に高い充電電力が必要とされることがある。最大充電電力は、フェリー及び充電器のバッテリ及び電気システムの他の構成要素の特性に依存するが、配電網の容量も最大充電電力を制限することがある。フェリーは遠隔地で使用されることが多く、配電網の容量が低い可能性がある。したがって、バッテリの迅速な充電を可能にするために、インフラストラクチャの高価な改良が必要とされる。
【考案の概要】
【０００３】
本考案の目的は、電動推進システムを備える水上輸送船舶の運航のための改善された電力システムを提供することである。本考案による電力システムの特徴は請求項１に記載される。
【０００４】
本考案による電力システムは、少なくとも２つの移動可能なバッテリモジュールであって、各バッテリモジュールは１つ又は複数のバッテリを有する、少なくとも２つの移動可能なバッテリモジュールと、船舶内に位置し、バッテリモジュールのバッテリから電動推進システムに電力を供給するように構成されるバッテリ接続ステーションと、バッテリモジュールのバッテリを充電するように構成される陸上バッテリ充電ステーションと、船舶が、バッテリ接続ステーションからバッテリ充電ステーションにバッテリモジュールを移送するために及びバッテリ充電ステーションからバッテリ接続ステーションにバッテリモジュールを移送するために、係留施設（berth）にあるとき、バッテリ接続ステーションとバッテリ充電ステーションとの間で運転可能であるバッテリ交換車両と、を有する。
【０００５】
本考案による電力システムは、船舶の外部でバッテリを充電することを可能にする。船舶は、バッテリを充電するために配電網に接続される必要はない。船舶が貨物又は乗客を輸送している間、充電ステーションで低充電のバッテリモジュールを充電することができる。したがって、より長い充電時間が可能にされ、充電ステーションが接続される配電網からより少ない容量が必要とされる。バッテリ交換車両のために、バッテリモジュールの移動にクレーンを必要としない。
【０００６】
本考案の一実施形態によれば、バッテリモジュールの各々は、独自のバッテリ交換車両内に配置される。したがって、充電ステーションから又はバッテリ接続ステーションからバッテリ交換車両へ、又はその逆にバッテリモジュールを持ち上げる又は他の方法で移送する必要はない。
【０００７】
本考案の一実施形態によれば、バッテリモジュールとバッテリ充電ステーション及び／又はバッテリ接続ステーションとの間には、無線エネルギ伝達がある。したがって、電気接続の摩耗は、経時的に問題を引き起こさず、充電ステーション及び／又はバッテリ接続ステーションへのバッテリモジュールの自動接続は、実施がより容易である。電気部品もまた、汚れや水からより良く保護される。
【０００８】
本考案の一実施形態によれば、バッテリ交換車両は無人車両である。バッテリ交換車両は、自律走行車両又は遠隔制御車両であることができる。自律走行車両においても、自動制御システムの故障の場合、又は、例えば、運転状態が悪い場合のバックアップシステムとして、遠隔制御を利用することができる。
【０００９】
本考案の一実施形態によれば、バッテリモジュールは、充電ステーション及び／又はバッテリ接続ステーションに自動的に接続するように構成される。
【００１０】
本考案の一実施形態によれば、船舶は、道路車両を運搬するように構成されるフェリーである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本考案の実施形態は、添付の図面を参照して、以下により詳細に説明される。
【００１２】
【図１】埠頭に接近するフェリーを模式的に示す。
【図２】埠頭にある図１のフェリーを示す。
【図３】バッテリモジュールの交換を示す。
【図４】充電ステーションを備えた２つの目的地間のフェリーのルートを模式的に示す。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
図１は、埠頭２などの係留施設に近づいているフェリー１の一部を模式的に示している。フェリー１は、電動推進システムを有する。推進システムは、１つ又は複数のバッテリから電力を受け取るように構成される。図１の例では、推進システムは、アジマススラスタ３を有する。したがって、推進システムは、任意の水平角度に回転することができるプロペラを有しており、したがって、別個の舵は不要である。しかし、推進システムは、１つ又は複数の固定プロペラ及び舵を有することもできる。推進システムは、例えば、ウォータージェット推進システムであることもできる。推進システムは、２つ以上のプロペラを有することもできる。
【００１４】
図１の例では、フェリー１は、乗用車及びトラックなどの道路車両を輸送するように構成されている。フェリー１は、例えば、本土と島との間、２つの島の間、或いは湖や川を航行することができる。しかし、本考案は、これらの例に限定されるものではなく、本考案は、電気駆動推進システムを備える任意の水上輸送船舶に適用することができる。
【００１５】
本考案による電力システムは、フェリー１内に配置されるバッテリ接続ステーション４を有する。バッテリ接続ステーション４では、推進システムに電力を供給するために、バッテリモジュールが推進システムに電気的に接続されることができる。電力システムはまた、少なくとも２つの移動可能なバッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃを有し、各バッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃは１つ又は複数のバッテリを有する。バッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃのバッテリは、所望の電圧及び容量を達成するために並列に及び／又は直列に接続されることができる。
【００１６】
システムはさらに、バッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃのバッテリを充電するように構成された陸上バッテリ充電ステーション６、６ａ、６ｂを有する。充電ステーションは配電網に接続されている。システムはまた、バッテリ交換車両７ａ、７ｂを有し、これは、船舶１が、バッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃをバッテリ接続ステーション４からバッテリ充電ステーション６、６ａ、６ｂに移送するために及びバッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃをバッテリ充電ステーション６、６ａ、６ｂからバッテリ接続ステーション４に移送するために、係留施設２、２ａ、２ｂにあるとき、バッテリ接続ステーション４とバッテリ充電ステーション６、６ａ、６ｂとの間で運転可能である。
【００１７】
図１〜図３は、第１のバッテリモジュール５ａ及び第２のバッテリモジュール５ｂを示す。第１のバッテリモジュール５ａは、第１のバッテリ交換車両７ａに配置され、第２のバッテリモジュール５ｂは、第２のバッテリ交換車両７ｂに配置される。
【００１８】
各バッテリモジュール５ａ、５ｂは、充電接続部８と電力供給接続部９とを有する。図１〜図３の実施形態では、充電接続部８は、充電ステーション６に有線接続するように構成される。電力供給接続部９は、バッテリ接続ステーション４に有線接続するように構成される。図１〜図３の実施形態では、充電接続部８及び電力供給接続部９は、電池モジュール５ａ、５ｂの両端に配置されている。したがって、バッテリモジュール５ａ、５ｂは、充電ステーション６とバッテリ接続ステーション４との間で容易に操縦されることができる。しかし、充電接続部８及び電力供給接続部９は、多くの代替的な方法で配置することができる。例えば、同じ外部コネクタを充電接続部８及び電力供給接続部９の一部として使用することができ、各バッテリモジュール５ａ、５ｂは、バッテリ接続ステーション４への接続のための電力供給モードと充電ステーション６への接続のための充電モードとの間でバッテリモジュール５ａ、５ｂを切り替えるための１つ又は複数の内部スイッチ又は他の手段を備えることができる。電力供給モードと充電モードの切り替えは自動であることができる。
【００１９】
図１乃至図３の実施形態では、バッテリモジュール５ａ、５ｂは、充電接続部８又は電力供給接続部９が充電ステーション６又はバッテリ接続ステーション４にプラグ接続される位置まで、バッテリ交換車両を運転することによって充電ステーション６及びバッテリ接続ステーション４に接続される。しかし、バッテリモジュール５ａ、５ｂは、ケーブルによって、充電ステーション６及び／又はバッテリ接続ステーション４に接続されることができる。
【００２０】
バッテリモジュール５ａ、５ｂはまた、充電ステーション６及び／又はバッテリ接続ステーション４に無線で接続されることもできる。無線接続は、バッテリモジュールを交換するために必要な時間を短縮する。充電ステーション６からバッテリモジュール５ａ、５ｂへの及び／又はバッテリモジュール５ａ、５ｂから推進システムへのエネルギ伝達は、したがって無線であり、誘導を利用することができる。例えば、充電ステーション６では、誘導充電用の充電プレートを地面に配置し、バッテリ交換車両７ａ、７ｂは充電プレートの上で操縦されることができる。船上のバッテリ接続ステーション４は、バッテリモジュール５ａ、５ｂからの電力供給のために同様の接続部を備えることができる。バッテリモジュールから推進システムにエネルギを伝達するために充電プレート及び接続部を地面に配置する代わりに、バッテリモジュールから推進システムにエネルギを伝達するための垂直充電プレート及び接続部を使用することができる。したがって、充電及び電力供給のための接続領域は、バッテリモジュール５ａ、５ｂの端壁又は側壁に配置することができる。
【００２１】
バッテリモジュール５ａ、５ｂは、バッテリ交換車両７ａ、７ｂによって充電ステーション６からバッテリ接続ステーション４へ輸送される。好ましくは、各バッテリモジュール５ａ、５ｂは、自身の車両に配置され、したがって、バッテリモジュール５ａ、５ｂが充電ステーション６からバッテリ接続ステーション４へ又はその逆へ輸送されるたびに、バッテリモジュール５ａ、５ｂをバッテリ交換車両７ａ、７ｂに持ち上げる必要はない。しかし、バッテリモジュール５ａ、５ｂを、単一のバッテリ交換車両７ａ、７ｂによって、充電ステーション６とバッテリ接続ステーション４との間で動かすことが可能である。バッテリ交換車両７ａ、７ｂ又は充電ステーション６及びバッテリ接続ステーション４のいずれかは、車両７ａ、７ｂから充電ステーション６へ又はバッテリ接続ステーション４へ、及び、充電ステーション６から又はバッテリ接続ステーション４から車両７ａ、７ｂへ、バッテリモジュール５ａ、５ｂを持ち上げるためのクレーン又は他の持ち上げ手段を備えることができる。
【００２２】
図１〜図３の実施形態では、バッテリ交換車両７ａ、７ｂはホイール式（wheel-mounted）車両である。バッテリ交換車両７ａ、７ｂは、無人車両であることもできる。したがって、充電ステーション６とバッテリ接続ステーション４との間で、自律的に又は遠隔制御によってのいずれかで運転することができる。遠隔制御の場合、バッテリ交換車両７ａ、７ｂは、例えば、フェリー１のブリッジからフェリーのキャプテン又は他の乗組員によって制御されることができる。また、自動制御システムの故障の場合、又は、例えば、困難な運行状態の場合に、自律バッテリ交換車両７ａ、７ｂを制御するために、遠隔制御を使用することもできる。バッテリ交換車両７ａ、７ｂは、自律運転及び／又は異なる安全機能を可能にするために、異なるセンサを備えることができる。フェリー１及び／又は埠頭２は、バッテリ交換車両７ａ、７ｂの自律運転を容易にするための異なるガイド要素を備えることができる。
【００２３】
好ましくは、バッテリモジュール５ａ、５ｂは、バッテリ交換車両７ａ、７ｂがステーション６、４に到着したときに、充電ステーション６及び／又はバッテリ接続ステーション４に自動的に接続される。しかし、バッテリモジュール５ａ、５ｂは、充電ステーション６及び／又はバッテリ接続ステーション４に手動で接続されることも可能である。遠隔制御又は自律運転の代わりに、バッテリ交換車両７ａ、７ｂは、車両自体から操作されることができる。
【００２４】
図１において、第１のバッテリモジュール５ａは、フェリー１に搭載されたバッテリ接続ステーション４に接続されており、したがって、第１のバッテリモジュール５ａは、埠頭２に近づいているフェリー１の推進システムに電力を供給する。第２のバッテリモジュール５ｂは、フェリー１が到着する係留施設の近くに位置する充電ステーション６で充電されている。
【００２５】
図２は、係留施設にあるフェリー１を示す。フェリー１のランプ１０が、フェリー１で輸送される車及び他の車両の荷揚げを可能にするために下降されている。バッテリモジュール５ａ、５ｂの交換が、車両の荷揚げ及び荷積みと同時に又は車両の荷揚げ及び荷積みの前後に行われることができる。図１〜図３の実施形態では、バッテリ接続ステーション４は、フェリー１の車両デッキ１１上に配置される。したがって、バッテリ交換車両７ａ、７ｂは、フェリー１で輸送される車両と同じルートを通ってフェリー１に乗り込み、フェリー１から出ることができる。しかし、フェリー１に搭載された及び／又は埠頭２のバッテリ交換車両７ａ、７ｂのために別々のレーンを設けることができる。また、フェリー１は、バッテリ交換車両７ａ、７ｂのための別個の入口／出口を備えることもできる。
【００２６】
図３は、第２のバッテリ交換車両７ｂがフェリー１に運転される際に、どのように第１のバッテリ交換車両７ａがフェリー１から外に同時に運転されるかを示す。特に、バッテリ充電ステーション６が埠頭２からより長い距離に配置される必要がある場合、フェリー１が埠頭２に到着する前でも、第２のバッテリ交換車両７ｂがバッテリ充電ステーション６から埠頭２に運転されることができる。これにより、バッテリモジュール５ａ、５ｂの迅速な交換が可能になる。
【００２７】
バッテリ交換プロセスは、フェリー１が埠頭２に到着するたびに行われる。代替的には、バッテリ交換プロセスは、一定の回数のトリップの後、又は、船上のバッテリモジュール５ａ、５ｂの充電が所定の限度を下回ったときに行われることができる。
【００２８】
また、フェリー１は、２つ以上のバッテリモジュール５ａ、５ｂを船上に搭載することもできる。推進システムは、２つ以上のバッテリモジュール５ａ、５ｂによって同時に給電されることができ、或いは、１つ又は複数のバッテリモジュールが電力予備として機能することができる。フェリー１はまた、２つ以上の推進システムを備えることができ、各推進システムは独自のバッテリモジュール５ａ、５ｂを備えることができる。
【００２９】
図１〜図３の実施形態では、電力システムはさらに、バックアップバッテリ１２を備える。フェリー１の航行中、バックアップバッテリ１２はバッテリモジュール５ａ、５ｂから充電される。バッテリモジュール５ａ、５ｂの交換の間、バッテリモジュール５ａ、５ｂからの電力供給の短時間の中断がある。この中断の間、バックアップバッテリ１２は、推進システム及び／又はフェリー１の他の電気システムに電力を供給することができる。バックアップバッテリ１２は必要ではないが、バッテリ接続ステーション４は、前のバッテリモジュール５ａ、５ｂがバッテリ接続ステーション４から切断される前に、新しいバッテリモジュール５ａ、５ｂの接続を可能にするように構成されることができる。フェリー１が２つ以上のバッテリモジュール５ａ、５ｂを搭載するように構成されている場合、バッテリモジュール５ａ、５ｂの１つが電気システムに電力を供給し、他のバッテリモジュール５ａ、５ｂが新しいバッテリモジュールに置き換えられる。
【００３０】
図４は、２つの所定の目的地間を航行するフェリー１を概略的に示している。図４の実施形態では、電力システムは、第１の係留施設２ａの近傍に配置された第１の充電ステーション６aと、第２の係留施設２ｂの近傍に配置された第２の充電ステーション６bとを有する。電力システムは、３つの移動可能なバッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃを有し、これは、バッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃの１つが、フェリー１の推進システムに電力を供給するために使用されることを可能にし、一方、１つのバッテリモジュール５ａ、５ｂ、５ｃは、充電ステーション６a、６ｂの各々で充電されている。図４の状況では、第１のバッテリモジュール５ａは第１の充電ステーション６ａで充電され、第２のバッテリモジュール５ｂは第２の充電ステーション６ｂで充電され、一方第３のバッテリモジュール５ｃはフェリー１に電力を供給する。フェリーが少なくとも３つの目的地を有する経路に沿って移動する場合、いくつかの目的地又は各目的地に充電ステーションを設けることが可能である。
【００３１】
当業者であれば、本考案は上述の実施形態に限定されるものではなく、添付の実用新案登録請求の範囲の範囲内で変化し得ることが理解されるであろう。例えば、同じ充電ステーション及び／又はバッテリモジュールが２つ以上の船舶で利用されることができる。
【図１】
0003226252.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003226252.tif 000005
【図４】
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